JP2004109689A - Lens system and camera system - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens system capable of driving control over a focusing lens matching automatic focusing precision required for the pixel pitch of a camera. <P>SOLUTION: A lens system 2 which can be mounted on and demounted from a plurality of cameras 1 equipped with imaging devices differing in pitch interval from one another is provided with a focusing driving means 11 for driving a focusing lens 8 and a control means for controlling the focusing driving means on receiving a focusing driving command for focusing a photographic optical system from a camera on which the lens system is mounted. The control means receives information regarding the pixel pitch of the imaging device 4 that the camera is equipped with from the camera and controls the focusing driving means in predetermined driving units when the pixel pitch is larger than a given value, and controls the focusing driving means in the predetermined driving units and then in driving units smaller than the predetermined driving units when the pixel pitch is smaller than the given value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動焦点調節機能を有するビデオカメラやスチルカメラ等のデジタルカメラに着脱交換可能に装着されるレンズ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタルカメラの発展は目覚しく、ＣＣＤ等の撮像素子の単位面積あたりでの画素数は益々増加する傾向にある。
【０００３】
このような傾向の中、カメラのオートフォーカスの精度は、撮像素子の画素数が増え、画素ピッチ（画素サイズ）が小さいほど高精度が要求される。その一方、カメラでの速写性を確保するためには、オートフォーカスの高速性も重要である。
【０００４】
従来、カメラシステムにおいて、オートフォーカス高速化と高精度化を両立させるための手法について様々な提案がなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、フォーカスレンズを粗いステップ間隔で駆動しながら概略の合焦位置を検出した後、微小ステップ間隔で駆動しながら合焦位置を検出するモードとの選択を可能としたオートフォーカス装置が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−６６４９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、様々な画素サイズのカメラが混在する中で、各画素サイズに対して要求されるオートフォーカス精度に合ったフォーカスレンズの駆動制御が可能なレンズ装置を専用に用意するのでは、カメラとレンズ装置との組み合わせ自由度を制限することになり、カメラシステムとしての使い勝手が悪くなる。
【０００８】
本発明は、互いに画素ピッチが異なる撮像素子を備えた複数のカメラに対して使用することができ、かつオートフォーカスの高速化と高精度化を両立させることができるようにしたレンズ装置およびカメラシステムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、互いに画素ピッチが異なる撮像素子を備えた複数のカメラに対して着脱が可能で、カメラとの通信が可能なレンズ装置に、フォーカスレンズを含む撮影光学系と、フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、このレンズ装置が装着されたカメラから、撮影光学系の合焦を得るためのフォーカス駆動指令を受信することに応じてフォーカス駆動手段を制御する制御手段とを設ける。そして、制御手段は、装着されたカメラに備えられた撮像素子の画素ピッチに関する情報をカメラから受信し、該画素ピッチが所定値より大きいときはフォーカス駆動手段を所定駆動単位で制御する一方、該画素ピッチが上記所定値より小さいときはフォーカス駆動手段を上記所定駆動単位で制御した後、この所定駆動単位よりも小さな駆動単位で制御する。
【００１０】
すなわち、カメラの画素ピッチ（画素サイズ）が大きいときには、フォーカス駆動手段を所定駆動単位で高速駆動する。一方、画素ピッチが小さいときには、はじめは上記所定駆動単位で高速駆動し、最終的に高い合焦精度を得るために上記所定駆動単位よりも小さな駆動単位で低速駆動する。これにより、カメラ側の画素ピッチに応じた合焦精度を確保でき、かつ高速性に優れたオートフォーカス制御が可能なレンズ装置およびカメラシステムを実現することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態であるレンズ交換式デジタル一眼レフカメラの光学的構成を示している。１はデジタルカメラ、２はデジタルカメラ１に対して着脱可能な交換レンズである。
【００１２】
まず、カメラ１の構成について説明する。３はハーフミラーである。このハーフミラー３は、撮影開始前は交換レンズ２内の撮影光学系を通ってきた撮影光束の光路上に配置されて、撮影光束の一部を撮像素子４に、残りをファインダー光学系に反射する。また、撮影中は撮影光路から退避する。
【００１３】
撮像素子４は、撮影光学系を通ってきた撮影光束により形成される被写体象を光電変換する。
【００１４】
ファインダー光学系は、ペンタプリズム５および接眼レンズ６により構成されている。ペンタプリズム５では、ハーフミラー３から入射した光束の一部を焦点検出部７に分光する。焦点検出部７は入射した光束を２つの光束に分割するコンデンサレンズ７ａと、分割されたそれぞれの光束を再結像させる２つのセパレータレンズ７ｂと、結像した２像を光電変換するＣＣＤ等の一対のラインセンサにより構成されている。これら一対のラインセンサ７ｃ上に結像した２像のずれから、撮影光学系のピントずれ量（焦点調節状態）であるデフォーカス（Ｄｅｆ）量を検出することができる。この焦点検出方式を位相差検出方式という。
【００１５】
次に、交換レンズ２の構成について説明する。２ａはカメラのマウント１ａに対して着脱可能に結合されるレンズ側マウントであり、後述するレンズ接点が設けられている。８は光軸方向に移動することにより焦点調節を行うフォーカスレンズである。９はフォーカスレンズ８を保持するフォーカス保持枠である。１０はフォーカス保持枠９を光軸方向に移動可能に保持する保持鏡筒である。
【００１６】
１１はフォーカス駆動手段（アクチュエータ）としてのステッピングモータであり、出力軸がリードスクリューとなっており、このリードスクリューとフォーカス保持枠９に形成されたラック部（図示せず）とが噛み合っている。このため、ステッピングモータ１１が回転すると、フォーカス保持枠９（フォーカスレンズ８）が光軸方向に駆動される。
【００１７】
なお、交換レンズ２内には、図示しない絞りユニットが配置されており、撮像素子４に到達する撮影光量を調節することができるようになっている。
【００１８】
図２には、本実施形態のデジタルカメラシステムの電気的構成を示している。図２中、２００はデジタルカメラ１側の電気回路、３００は交換レンズ２側の電気回路を示している。
【００１９】
カメラ側電気回路２００において、２０１はマイクロコンピュータで構成されるカメラＣＰＵであり、カメラ側電気回路２００内の種々の回路の動作を制御するとともに、カメラ接点２０２およびレンズ接点３０２を介してレンズＣＰＵ３０１との通信を行う。カメラ接点２０２は、レンズ２側との通信を行う信号伝達接点とレンズ２側に電源を供給する電源用接点とから構成されている。
【００２０】
２０３は外部より操作可能な電源スイッチであり、カメラＣＰＵ２０１を立ち上げてシステム内の各アクチュエータやセンサ等への電源供給およびシステムの動作を可能な状態とするためのスイッチである。
【００２１】
２０４は外部より操作可能な２段ストローク式のレリーズスイッチである。レリーズスイッチ２０４からの信号はカメラＣＰＵ２０１に入力される。カメラＣＰＵ２０１は、レリーズスイッチ２０４を構成する第１ストロークスイッチ（ＳＷ１）からのＯＮ信号が入力されることにより、測光回路２０５および上述した焦点検出部７のラインセンサ７ｃを含む焦点検出回路２０６を動作させる。カメラＣＰＵ２０１は、測光回路２０５からの出力に基づいて撮像素子４の露光量（電荷蓄積時間）を決定する。また、焦点検出回路２０６からの出力に基づいて撮影光学系のデフォーカス量を演算し、さらにこのデフォーカス量に基づいて被写体に対する合焦を得るために必要なフォーカスレンズ８（つまりはステッピングモータ１１）の目標駆動量を算出する。
【００２２】
また、カメラＣＰＵ２０１は、レリーズスイッチ２０４を構成する第２ストロークスイッチ（ＳＷ２）からのＯＮ信号が入力されることにより、露光回路２０８に露光開始命令を出力する。露光開始命令を受けた露光回路２０８は撮像素子４を駆動して、撮像素子４上に結像した被写体像を光電変換させる。撮像素子４から出力された画像信号は、画像処理回路２１０でデジタル化されて圧縮され、画像記録回路２１１にてフラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体に記録される。
【００２３】
次に、レンズ側電気回路３００において、レンズＣＰＵ３０１は、レンズ側電気回路３００内の種々の回路の動作を制御するとともに、レンズ接点３０２を介してカメラＣＰＵ２０１との通信を行う。
【００２４】
レンズ接点３０２は、カメラ側との通信を行うための信号伝達接点と、カメラ側から電源供給を受ける電源用接点とから構成されている。３０３はレンズＣＰＵ３０１からの制御信号に応じてステッピングモータ１１を駆動するフォーカス駆動回路である。３０８は絞り駆動回路であり、レンズＣＰＵ３０１からの制御信号に応じて、図１においては図示しない絞りユニットを駆動する。
【００２５】
上記構成において、カメラＣＰＵ２０１では、後述するフローチャートに従い、自身が持つ撮像素子４の画素ピッチに応じて異なるＡＦ処理を行う。撮像素子４の画素ピッチが所定値より大きいカメラでは、カメラＣＰＵ２０１は、焦点検出回路２０６からの出力に基づいて、デフォーカス量を第１の合焦範囲内とするために必要なフォーカスレンズ８の目標駆動量を演算するとともに、レンズＣＰＵ３０１に対してこの目標駆動量の情報（フォーカス駆動指令）を送信する。また、カメラＣＰＵ２０１は、自身が持つ撮像素子４の画素ピッチの情報をレンズＣＰＵ３０１に対して送信する。
【００２６】
一方、撮像素子４の画素ピッチが上記所定値以下のカメラの場合は、カメラＣＰＵ２０１は、まず焦点検出回路２０６からの出力に基づいて、デフォーカス量を第１の合焦範囲内とするために必要なフォーカスレンズ８の目標駆動量を演算するとともに、レンズＣＰＵ３０１に対してこの目標駆動量の情報（フォーカス駆動指令）を送信する。さらにその後、焦点検出回路２０６からの出力に基づいて、デフォーカス量を第２の合焦範囲内とするために必要なフォーカスレンズ８の目標駆動量を演算するとともに、レンズＣＰＵ３０１に対してこの目標駆動量の情報（フォーカス駆動指令）を送信する。また、カメラＣＰＵ２０１は、自身が持つ撮像素子４の画素ピッチの情報をレンズＣＰＵ３０１に対して送信する。
【００２７】
ここで、第１の合焦範囲は、上記所定値より大きな画素ピッチ（画素サイズ）に対応した許容錯乱円径に応じて設定されており、第２の合焦範囲は、上記所定値より小さな画素ピッチ（画素サイズ）に対応した許容錯乱円径に応じて設定されている。すなわち、第２の合焦範囲は、第１の合焦範囲に比べてより精度の高い合焦状態が得られる範囲である。
【００２８】
また、レンズＣＰＵ３０１では、後述するフローチャートに従い、装着されたカメラが持つ撮像素子４の画素ピッチの情報に応じて異なるフォーカスレンズ駆動制御を行う。具体的には、カメラＣＰＵ２０１から受信した撮像素子４の画素ピッチの情報が上記所定値より大きいときは、第１の駆動制御モードによってステッピングモータ１１に通常ステップ駆動（基本ステップ単位又は基本ステップの１／２単位での駆動）を行わせてステッピングモータ１１を高速回転させ、フォーカスレンズ８をデフォーカス量が第１の合焦範囲内になるまで高速で駆動する。
【００２９】
一方、カメラＣＰＵ２０１から受信した撮像素子４の画素ピッチの情報が上記所定値以下のときは、まず第１の駆動制御モードによってステッピングモータ１１に通常ステップ駆動を行わせてステッピングモータ１１を高速回転させ、フォーカスレンズ８をデフォーカス量が第１の合焦範囲内になるまで高速で駆動する。その後、第２の駆動制御モードによってステッピングモータ１１にマイクロステップ駆動を行わせてステッピングモータ１１を低速（微速）回転させ、フォーカスレンズ８をデフォーカス量が第２の合焦範囲内になるまで低速で駆動する。
【００３０】
図３および図４には、本実施形態におけるＡＦ動作を示すフローチャートを示している。なお、図３および図４中において、同じ丸囲みの数字が付されている部分は互いにつながっていることを示す。また、本実施形態では、説明を分かり易くするため、カメラＣＰＵ２０１の動作フローとレンズＣＰＵ３０１の動作フローとを一緒にして示しているが、これらは実際には別々のプログラムとして動作するものである。
【００３１】
まず、カメラＣＰＵ２０１は、レリーズスイッチ２０４からＳＷ１のＯＮ信号が入力されているか否かを判別し（ステップ〈図ではＳと記す〉４００１）、入力されていれば焦点検出回路２０６からの出力に基づいてデフォーカス量（Ｄｅｆ）を演算し（ステップ４００２）、演算したデフォーカス量が第１の合焦範囲内かどうかを判別する（ステップ４００３）。デフォーカス量が第１の合焦範囲外であればステップ４００５へ、第１の合焦範囲内ならばステップ４００４へ進む。
【００３２】
ステップ４００５では、レンズＣＰＵ３０１により第１の駆動制御モードが初期設定される。このとき、カメラＣＰＵ２０１からはフォーカスレンズ８の目標駆動量（ステッピングモータ１１の駆動ステップ数換算値）がレンズＣＰＵ３０１に送信される。レンズＣＰＵ３０１は、上記目標駆動量分、ステッピングモータ１１の通常ステップ駆動制御を行い（ステップ４００６）、ステップ４００２へ戻る。この第１の駆動制御モードによるステッピングモータ１１の通常ステップ駆動制御は、デフォーカス量が第１の合焦範囲内に入るまで繰り返し行われる。
【００３３】
こうして、デフォーカス量が第１の合焦範囲内に入ると（ステップ４００２、４００３）、レンズＣＰＵ３０１はカメラが持つ撮像素子４の画素ピッチが所定値より大きいか否かを判別する（ステップ４００４）。ここで、カメラＣＰＵ２０１から上記所定値より大きい画像ピッチの情報を受信したときは、ステップ５００１へ進み、それ以外（上記所定値以下の画像ピッチの情報を受信したとき）は、画素ピッチが上記所定値より大きい撮像素子４に対応した合焦精度が得られたものとしてＡＦ動作を終了する（ステップ４００７）。
【００３４】
ステップ５００１では、カメラＣＰＵ２０１は焦点検出回路２０６の出力に基づいて再度、デフォーカス量を演算し、ステップ５００２で、演算したデフォーカス量が第２の合焦範囲内かどうかを判別する。第２の合焦範囲外であればステップ５００４へ、第２の合焦範囲内であれば、上記所定値より小さな画素ピッチを有する撮像素子４に対応した高精度の合焦が得られたものとしてステップ５００３へ進み、ＡＦ動作を終了する。
【００３５】
また、ステップ５００４では、レンズＣＰＵ３０１は第２の駆動制御モードを設定する。このとき、カメラＣＰＵ２０１からはフォーカスレンズ８の目標駆動量（ステッピングモータ１１の駆動ステップ数換算値）がレンズＣＰＵ３０１に送信される。レンズＣＰＵ３０１は、上記目標駆動量分、第２の駆動制御モードによるステッピングモータ１１のマイクロステップ駆動制御を行う。この第２の制御モードによるステッピングモータ１１のマイクロステップ駆動制御は、デフォーカス量が第２の合焦範囲内に入るまで繰り返し行われる。
【００３６】
こうして、デフォーカス量が第２の合焦範囲内に入ると（ステップ５００１、５００２）、レンズＣＰＵ３０１はステップ５００３へ進み、ＡＦ動作を終了する。
【００３７】
（第２実施形態）
図５には、本発明の第２実施形態であるレンズ交換式デジタル一眼レフカメラシステムの電気的構成を示している。なお、本実施形態のカメラシステムの光学的構成は、基本的に図１に示したものと同じであるが、本実施形態では、第１実施形態にて説明した位相差検出方式での焦点検出に加え、撮影前において、ハーフミラー３を透過した光束を撮像素子４にて光電変換し、その出力信号の高周波成分を抽出して焦点検出を行う。すなわち、撮像素子４をコントラスト検出方式による焦点検出部として用いる。
【００３８】
図５中、４００はデジタルカメラ１側の電気回路、５００は交換レンズ２側の電気回路を示している。
【００３９】
カメラ側電気回路４００において、４０１はマイクロコンピュータで構成されるカメラＣＰＵであり、カメラ側電気回路４００内の種々の回路の動作を制御するとともに、カメラ接点４０２およびレンズ接点４０２を介してレンズＣＰＵ５０１との通信を行う。カメラ接点４０２は、レンズ２側との通信を行う信号伝達接点とレンズ２側に電源を供給する電源用接点とから構成されている。
【００４０】
４０３は外部より操作可能な電源スイッチであり、カメラＣＰＵ４０１を立ち上げてシステム内の各アクチュエータやセンサ等への電源供給およびシステムの動作を可能な状態とするためのスイッチである。
【００４１】
４０４は外部より操作可能な２段ストローク式のレリーズスイッチである。レリーズスイッチ４０４からの信号はカメラＣＰＵ４０１に入力される。カメラＣＰＵ４０１は、レリーズスイッチ４０４を構成する第１ストロークスイッチ（ＳＷ１）からのＯＮ信号が入力されることにより、測光回路４０５および焦点検出部７のラインセンサ７ｃを含む第１の焦点検出回路４０６を動作させる。また、撮像素子４を入力部として含むコントラスト検出方式による焦点検出を行う第２の焦点検出回路４０７も動作させる。
【００４２】
カメラＣＰＵ４０１は、測光回路４０５からの出力に基づいて撮像素子４の露光量（電荷蓄積時間）を決定する。また、第１の焦点検出回路４０６からの出力に基づいて撮影光学系のデフォーカス量を演算し、さらにこのデフォーカス量に基づいて被写体に対する合焦を得るために必要なフォーカスレンズ８（つまりはステッピングモータ１１）の目標駆動量を算出する。
【００４３】
また、カメラＣＰＵ４０１は、レリーズスイッチ４０４を構成する第２ストロークスイッチ（ＳＷ２）からのＯＮ信号が入力されることにより、露光回路４０８に露光開始命令を出力する。露光開始命令を受けた露光回路４０８は撮像素子４を駆動して、撮像素子４上に結像した被写体像を光電変換させる。撮像素子４から出力された画像信号は、画像処理回路４１０でデジタル化されて圧縮され、画像記録回路４１１にてフラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体に記録される。
【００４４】
次に、レンズ側電気回路５００において、レンズＣＰＵ５０１は、レンズ側電気回路５００内の種々の回路の動作を制御するとともに、レンズ接点５０２を介してカメラＣＰＵ４０１との通信を行う。
【００４５】
レンズ接点５０２は、カメラ側との通信を行うための信号伝達接点と、カメラ側から電源供給を受ける電源用接点とから構成されている。５０３はレンズＣＰＵ５０１からの制御信号に応じてステッピングモータ１１を駆動するフォーカス駆動回路である。５０８は絞り駆動回路であり、レンズＣＰＵ５０１からの制御信号に応じて、絞りユニットを駆動する。
【００４６】
上記構成において、カメラＣＰＵ４０１では、後述するフローチャートに従い、自身が持つ撮像素子４の画素ピッチに応じて異なるＡＦ処理を行う。撮像素子４の画素ピッチが所定値より大きいカメラでは、カメラＣＰＵ４０１は、第１の焦点検出回路４０６からの出力に基づいて、デフォーカス量を第１の合焦範囲内とするために必要なフォーカスレンズ８の目標駆動量を演算するとともに、レンズＣＰＵ５０１に対してこの目標駆動量の情報（フォーカス駆動指令）を送信する。また、カメラＣＰＵ４０１は、自身が持つ撮像素子４の画素ピッチの情報をレンズＣＰＵ５０１に対して送信する。
【００４７】
一方、撮像素子４の画素ピッチが所定値以下のカメラでは、カメラＣＰＵ４０１は、第１の焦点検出回路４０６からの出力に基づいて、デフォーカス量を第１の合焦範囲内とするために必要なフォーカスレンズ８の目標駆動量を演算するとともに、レンズＣＰＵ５０１に対してこの目標移動量の情報（フォーカス駆動指令）を送信する。さらにその後、第２の焦点検出回路４０７によって撮像素子４の出力から高周波成分が抽出されると、カメラＣＰＵ４０１はその高周波成分が最大となるフォーカスレンズ８の位置（第２の合焦範囲内にあること）を検出するために、フォーカスレンズ８を光軸方向前方又は後方に所定量移動させるためのフォーカス駆動指令をレンズＣＰＵ５０１に送信する。また、カメラＣＰＵ４０１は、自身が持つ撮像素子４の画素ピッチの情報をレンズＣＰＵ５０１に対して送信する。
【００４８】
ここで、第１の合焦範囲は、上記所定値より大きな画素ピッチ（画素サイズ）に対応した許容錯乱円径に応じて設定されており、第２の合焦範囲は、上記所定値より小さな画素ピッチ（画素サイズ）に対応した許容錯乱円径に応じて設定されている。すなわち、第２の合焦範囲は、第１の合焦範囲に比べてより精度の高い合焦状態が得られる範囲である。
【００４９】
また、レンズＣＰＵ５０１では、後述するフローチャートに従い、装着されたカメラが有する撮像素子４の画素ピッチに応じて異なるフォーカスレンズ駆動制御を行う。具体的には、カメラＣＰＵ４０１から受信した画素ピッチの情報が上記所定値より大きいときは、第１の駆動制御モードによってステッピングモータ１１に通常ステップ駆動（基本ステップ単位又は基本ステップの１／２単位での駆動）を行わせてステッピングモータ１１を高速回転させ、フォーカスレンズ８をデフォーカス量が第１の合焦範囲内になるまで高速で駆動する。
【００５０】
一方、カメラＣＰＵ４０１から受信した画素ピッチの情報が上記所定値以下のときは、まず第１の駆動制御モードによってステッピングモータ１１に通常ステップ駆動を行わせてステッピングモータ１１を高速回転させ、フォーカスレンズ８をデフォーカス量が第１の合焦範囲内になるまで高速で駆動する。その後、第２の駆動制御モードによってステッピングモータ１１にマイクロステップ駆動を行わせてステッピングモータ１１を低速（微速）回転させ、第２の焦点検出回路４０７によって抽出された撮像素子４の出力からの信号の高周波成分の最大値がピークとなるようにフォーカスレンズ８を低速で駆動する。
【００５１】
図６および図７は、本実施形態におけるＡＦ動作を示すフローチャートを示している。なお、図６および図７中において、同じ丸囲みの数字が付されている部分は互いにつながっていることを示す。また、本実施形態では、説明を分かり易くするため、カメラＣＰＵ４０１の動作フローとレンズＣＰＵ５０１の動作フローとを一緒にして示しているが、これらは実際には別々のプログラムとして動作するものである。
【００５２】
まず、カメラＣＰＵ４０１は、レリーズスイッチ４０４からＳＷ１のＯＮ信号が入力されているか否かを判別する（ステップ６００１）。入力されていればステップ６００２に進み、装着されているカメラの撮像素子４の画素ピッチが所定値より大きいか否かを判別する（ステップ６００２）。画素ピッチが上記所定値より大きいときはステップ６００４に進み、上記所定値以下のときはステップ７００１に進む。
【００５３】
ステップ６００４では、レンズＣＰＵ５０１により第１の駆動制御モードが初期設定される。
【００５４】
一方、ステップ６００５では、カメラＣＰＵ４０１は、第１の焦点検出回路４０６からの出力に基づいてデフォーカス量（Ｄｅｆ）を演算し、演算したデフォーカス量が第１の合焦範囲内かどうかを判別する（ステップ６００６）。デフォーカス量が第１の合焦範囲外であればステップ６００７へ、第１の合焦範囲内ならばステップ６００８へ進んでＡＦ動作を終了する。
【００５５】
ステップ６００７では、カメラＣＰＵ４０１からは、デフォーカス量に基づいて算出されたフォーカスレンズ８の目標駆動量（ステッピングモータ１１の駆動ステップ数換算値）がレンズＣＰＵ５０１に送信される。レンズＣＰＵ５０１は、上記目標駆動量分、ステッピングモータ１１の通常ステップ駆動制御を行い、ステップ６００２へ戻る。この第１の駆動制御モードによるステッピングモータ１１の通常ステップ駆動制御は、デフォーカス量が第１の合焦範囲内に入るまで繰り返し行われる。
【００５６】
こうして、デフォーカス量が第１の合焦範囲内に入ると（ステップ６００５、６００６）、上記所定値より大きい画素ピッチを有する撮像素子４に対応した合焦精度が得られたものとしてステップ６００８へ進んでＡＦ動作を終了する。
【００５７】
一方、ステップ７００１に進んだ場合は、レンズＣＰＵ５０１は第１の駆動制御モードを設定する。そして、ステップ７００２では、カメラＣＰＵ４０１は第１の焦点検出回路４０６からの出力に基づいてデフォーカス量（Ｄｅｆ）を演算し、演算したデフォーカス量が第１の合焦範囲内かどうかを判別する（ステップ７００３）。デフォーカス量が第１の合焦範囲外であればステップ７００４へ、第１の合焦範囲内ならばステップ７００５へ進む。
【００５８】
ステップ７００４では、カメラＣＰＵ４０１から、デフォーカス量に基づいて算出されたフォーカスレンズ８の目標駆動量がレンズＣＰＵ５０１に送信される。レンズ内ＣＰＵ５０１は、第１の駆動制御モードによるステッピングモータ１１の通常ステップ駆動制御を行ってステッピングモータ１１を高速回転させ、フォーカスレンズ８を、算出された目標駆動量を越えない十分手前の位置まで高速駆動し、その後、減速して停止させる。
【００５９】
ここで、ステッピングモータ１１の高速（一定速）駆動中においては、カメラＣＰＵ４０１は、可能な限り繰り返し第１の焦点検出回路４０６からの出力に基づいてデフォーカス量（Ｄｅｆ）を演算し、演算したデフォーカス量が第１の合焦範囲内かどうかを判別する（ステップ７００２，７００３）。こうしてデフォーカス量が第１の合焦範囲内に入ると、ステップ７００５へ進む。
【００６０】
ステップ７００５では、レンズ内ＣＰＵ５０１は第２の駆動制御モードを設定し、ステップ７００６へ進む。ステップ７００６では、カメラＣＰＵ４０１は初期設定を行い、ステップ７００７へ進む。この初期設定は、後述するコントラスト方式の焦点検出によって抽出される被写体像の高周波成分の最大値を格納するβの値をゼロとするものである。
【００６１】
次に、カメラＣＰＵ４０１は第２の焦点検出回路４０７により、コントラスト検出方式による焦点検出を開始する（ステップ７００７）。カメラＣＰＵ４０１は、撮像素子４上に結像した被写体像の高周波成分を抽出してその最大値を求め（ステップ７００８）、その値とβを比較して（ステップ７００９）、βより小さい場合はステップ７０１２へ、それ以外の場合はステップ７０１０へ進む。
【００６２】
ステップ７０１０では、カメラＣＰＵ４０１はβを新たに求めた最大値に更新する。そして、ステップ７０１１では、カメラＣＰＵ４０１は、レンズＣＰＵ５０１に対して、ステッピングモータ１１を前述したステップ７００４で駆動した方向と同じ方向に焦点深度幅に相当する量、駆動させるためのフォーカス駆動指令を送信する。レンズＣＰＵ５０１は、このフォーカス駆動指令に応じて、第２の駆動制御モードによってステッピングモータ１１（フォーカスレンズ８）を、ステップ７００４で駆動した方向と同じ方向に、焦点深度幅に相当する量、単位駆動（マイクロステップ駆動）し、ステップ７００７へ戻る。
【００６３】
一方、ステップ７００９からステップ７０１２へ進んだ場合は、カメラＣＰＵ４０１はβの更新が１回以上あったか否かを判別し、更新がないときは異常とみなしてステップ７００２へ戻る。βの更新が１回以上あった場合は、被写体像の高周波成分の最大値がピークを越したとして、ステップ７０１３へ進む。
【００６４】
ステップ７０１３では、カメラＣＰＵ４０１は、レンズＣＰＵ５０１に対して、ステッピングモータ１１を前回の駆動方向と反対方向に焦点深度幅に相当する量、駆動させるためのフォーカス駆動指令を送信する。レンズＣＰＵ５０１は、このフォーカス駆動指令に応じて、第２の駆動制御モードによってステッピングモータ１１を前回の駆動方向とは逆方向に、焦点深度幅に相当する量、単位駆動（マイクロステップ駆動）し、ステップ７０１４へ進む。
【００６５】
ステップ７０１４では、ＡＦ動作を終了する。これにより、上記所定値以下の画素ピッチを有する撮像素子４に対応した高精度の合焦が得られたことになる。
【００６６】
なお、上記各実施形態においては、フォーカスレンズ８を駆動するアクチュエータ（フォーカス駆動手段）としてステッピングモータを用いた場合について説明したが、本発明においてはこれに限られず、直流モータや振動型モータを用いてもよい。
【００６７】
但し、直流モータを用いる場合は、例えばモータの回転量を検出するパルス板に長短のスリットを交互に形成し、第１の駆動制御モードでは長いスリットのみをフォトインターラプタで検出して大きな駆動単位でモータを制御する一方、第２の駆動制御モードでは長短のスリットをフォトインターラプタで検出して小さな駆動単位でモータを制御するといった構成を用いるとよい。
【００６８】
また、振動型モータを用いる場合には、電気−機械エネルギー変換素子に入力する複数相のパルス信号の周波数を、第１の駆動制御モードでは低くして大きな駆動単位で制御する一方、第２の駆動制御モードでは高くして小さな駆動単位で制御するといった構成を用いるとよい。
【００６９】
また、上記各実施形態では、レンズ交換式デジタルカメラシステムについて説明したが、本発明はレンズ一体型のカメラにも適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カメラ側の撮像素子の画素ピッチに応じた合焦精度を確保でき、かつ高速性に優れたオートフォーカス制御が可能なレンズ装置およびカメラシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるデジタルカメラシステムの光学的構成を示す断面図。
【図２】上記第１実施形態のデジタルカメラシステムの電気的構成を示すブロック図。
【図３】上記第１実施形態のデジタルカメラシステムのＡＦ動作を示すフローチャート。
【図４】上記第１実施形態のデジタルカメラシステムのＡＦ動作を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２実施形態のデジタルカメラシステムの電気的構成を示すブロック図。
【図６】上記第２実施形態のデジタルカメラシステムのＡＦ動作を示すフローチャート。
【図７】上記第２実施形態のデジタルカメラシステムのＡＦ動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１　　デジタルカメラ
２　　交換レンズ
３　　ハーフミラー
４　　撮像素子
５　　ペンタプリズム
６　　接眼レンズ
７　　焦点検出部
８　　フォーカスレンズ
９　　フォーカス保持枠
１０　　保持鏡筒
１１　　ステッピングモータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens device that is detachably mounted on a digital camera such as a video camera or a still camera having an automatic focusing function.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art The development of digital cameras in recent years has been remarkable, and the number of pixels per unit area of an image sensor such as a CCD tends to increase more and more.
[0003]
In such a tendency, the accuracy of the autofocus of the camera is required to be higher as the number of pixels of the image sensor increases and the pixel pitch (pixel size) is smaller. On the other hand, in order to ensure quick shooting with a camera, high speed auto focusing is also important.
[0004]
2. Description of the Related Art Conventionally, various proposals have been made on techniques for achieving both high speed autofocus and high accuracy in a camera system.
[0005]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157572 discloses an auto mode in which a focus lens is driven at coarse step intervals to detect a rough focus position, and then a mode in which the focus position is detected while driving the focus lens at minute step intervals can be selected. Focusing devices have been proposed.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-66494
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case where cameras of various pixel sizes coexist, it is necessary to prepare a dedicated lens device that can drive and control the focus lens in accordance with the autofocus accuracy required for each pixel size. The degree of freedom in combination with the device is limited, and the usability as a camera system deteriorates.
[0008]
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a plurality of cameras provided with image pickup devices having different pixel pitches from each other, and can achieve both high-speed and high-precision autofocus at the same time. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a lens device that can be attached to and detached from a plurality of cameras having image sensors having different pixel pitches and includes a focusing lens is provided in a lens device capable of communicating with the camera. System, a focus drive unit for driving a focus lens, and control for controlling the focus drive unit in response to receiving a focus drive command for obtaining focusing of an imaging optical system from a camera equipped with the lens device. Means are provided. Then, the control means receives information about the pixel pitch of the image sensor provided in the mounted camera from the camera, and controls the focus driving means in a predetermined drive unit when the pixel pitch is larger than a predetermined value. When the pixel pitch is smaller than the predetermined value, the focus driving unit is controlled in the predetermined driving unit, and then controlled in a driving unit smaller than the predetermined driving unit.
[0010]
That is, when the pixel pitch (pixel size) of the camera is large, the focus driving unit is driven at high speed in a predetermined driving unit. On the other hand, when the pixel pitch is small, high-speed driving is first performed in the predetermined driving unit, and low-speed driving is performed in a driving unit smaller than the predetermined driving unit in order to finally obtain high focusing accuracy. As a result, it is possible to realize a lens device and a camera system that can secure focusing accuracy according to the pixel pitch on the camera side and can perform autofocus control with excellent high-speed performance.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows an optical configuration of a lens-interchangeable digital single-lens reflex camera according to a first embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a digital camera, and reference numeral 2 denotes an interchangeable lens that is detachable from the digital camera 1.
[0012]
First, the configuration of the camera 1 will be described. 3 is a half mirror. The half mirror 3 is arranged on the optical path of the photographic light beam that has passed through the photographic optical system in the interchangeable lens 2 before the start of imaging, and reflects a part of the photographic light beam to the image sensor 4 and the rest to the finder optical system. I do. In addition, during shooting, the camera is retracted from the shooting optical path.
[0013]
The image sensor 4 photoelectrically converts a subject image formed by a photographing light beam that has passed through a photographing optical system.
[0014]
The finder optical system includes a pentaprism 5 and an eyepiece 6. The pentaprism 5 splits a part of the light beam incident from the half mirror 3 to the focus detection unit 7. The focus detection unit 7 includes a condenser lens 7a for dividing an incident light beam into two light beams, two separator lenses 7b for re-imaging the divided light beams, and a CCD or the like for photoelectrically converting the two formed images. It is composed of a pair of line sensors. From the shift between the two images formed on the pair of line sensors 7c, it is possible to detect the defocus (Def) amount, which is the focus shift amount (focus adjustment state) of the imaging optical system. This focus detection method is called a phase difference detection method.
[0015]
Next, the configuration of the interchangeable lens 2 will be described. Reference numeral 2a denotes a lens-side mount detachably connected to the mount 1a of the camera, and is provided with a lens contact described later. Reference numeral 8 denotes a focus lens that performs focus adjustment by moving in the optical axis direction. Reference numeral 9 denotes a focus holding frame for holding the focus lens 8. Reference numeral 10 denotes a holding barrel that holds the focus holding frame 9 movably in the optical axis direction.
[0016]
Reference numeral 11 denotes a stepping motor as a focus driving means (actuator). The output shaft is a lead screw, and the lead screw is engaged with a rack (not shown) formed on the focus holding frame 9. Therefore, when the stepping motor 11 rotates, the focus holding frame 9 (focus lens 8) is driven in the optical axis direction.
[0017]
An aperture unit (not shown) is arranged in the interchangeable lens 2 so that the amount of photographing light reaching the image sensor 4 can be adjusted.
[0018]
FIG. 2 shows an electrical configuration of the digital camera system of the present embodiment. In FIG. 2, reference numeral 200 denotes an electric circuit on the digital camera 1 side, and 300 denotes an electric circuit on the interchangeable lens 2 side.
[0019]
In the camera-side electric circuit 200, reference numeral 201 denotes a camera CPU constituted by a microcomputer, which controls operations of various circuits in the camera-side electric circuit 200, and communicates with the lens CPU 301 via the camera contact 202 and the lens contact 302. Communication. The camera contact 202 includes a signal transmission contact for communicating with the lens 2 and a power contact for supplying power to the lens 2.
[0020]
Reference numeral 203 denotes an externally operable power switch, which is a switch for starting up the camera CPU 201 to enable power supply to actuators, sensors, and the like in the system and to enable operation of the system.
[0021]
Reference numeral 204 denotes an externally operable two-stage stroke release switch. A signal from the release switch 204 is input to the camera CPU 201. The camera CPU 201 operates the photometry circuit 205 and the focus detection circuit 206 including the above-described line sensor 7c of the focus detection unit 7 by receiving an ON signal from the first stroke switch (SW1) constituting the release switch 204. Let it. The camera CPU 201 determines the exposure amount (charge accumulation time) of the image sensor 4 based on the output from the photometry circuit 205. Also, the defocus amount of the photographing optical system is calculated based on the output from the focus detection circuit 206, and the focus lens 8 (that is, the stepping motor 11) necessary for obtaining focusing on the subject based on the defocus amount is calculated. ) Is calculated.
[0022]
Further, the camera CPU 201 outputs an exposure start command to the exposure circuit 208 by receiving an ON signal from a second stroke switch (SW2) constituting the release switch 204. Upon receiving the exposure start command, the exposure circuit 208 drives the image sensor 4 to photoelectrically convert the subject image formed on the image sensor 4. The image signal output from the image sensor 4 is digitized and compressed by the image processing circuit 210, and is recorded by the image recording circuit 211 on a semiconductor memory such as a flash memory or a recording medium such as a magnetic disk or an optical disk.
[0023]
Next, in the lens-side electric circuit 300, the lens CPU 301 controls operations of various circuits in the lens-side electric circuit 300 and communicates with the camera CPU 201 via the lens contact 302.
[0024]
The lens contact 302 includes a signal transmission contact for performing communication with the camera, and a power contact that receives power from the camera. Reference numeral 303 denotes a focus drive circuit that drives the stepping motor 11 according to a control signal from the lens CPU 301. An aperture driving circuit 308 drives an aperture unit (not shown in FIG. 1) in accordance with a control signal from the lens CPU 301.
[0025]
In the above configuration, the camera CPU 201 performs different AF processing according to the pixel pitch of the image sensor 4 of the camera CPU 201 according to a flowchart described later. In a camera in which the pixel pitch of the image sensor 4 is larger than a predetermined value, the camera CPU 201 controls the focus lens 8 based on the output from the focus detection circuit 206 so that the defocus amount is within the first focus range. The target drive amount is calculated, and information on the target drive amount (focus drive command) is transmitted to the lens CPU 301. Further, the camera CPU 201 transmits information on the pixel pitch of the image sensor 4 owned by the camera CPU 201 to the lens CPU 301.
[0026]
On the other hand, in the case of a camera in which the pixel pitch of the image sensor 4 is equal to or smaller than the predetermined value, the camera CPU 201 first sets the defocus amount within the first focusing range based on the output from the focus detection circuit 206. The required target drive amount of the focus lens 8 is calculated, and information on the target drive amount (focus drive command) is transmitted to the lens CPU 301. Further, thereafter, based on the output from the focus detection circuit 206, a target drive amount of the focus lens 8 necessary for setting the defocus amount within the second focus range is calculated, and the target drive amount for the lens CPU 301 is calculated. The drive amount information (focus drive command) is transmitted. Further, the camera CPU 201 transmits information on the pixel pitch of the image sensor 4 owned by the camera CPU 201 to the lens CPU 301.
[0027]
Here, the first focus range is set according to the permissible circle of confusion corresponding to the pixel pitch (pixel size) larger than the predetermined value, and the second focus range is smaller than the predetermined value. It is set in accordance with the permissible circle of confusion corresponding to the pixel pitch (pixel size). That is, the second focusing range is a range in which a more accurate focusing state can be obtained as compared with the first focusing range.
[0028]
In addition, the lens CPU 301 performs different focus lens drive control in accordance with the pixel pitch information of the image sensor 4 of the mounted camera according to a flowchart described later. Specifically, when the information of the pixel pitch of the image sensor 4 received from the camera CPU 201 is larger than the predetermined value, the first drive control mode causes the stepping motor 11 to perform the normal step drive (one of the basic steps or one of the basic steps). / 2 units) to rotate the stepping motor 11 at high speed, and drive the focus lens 8 at high speed until the defocus amount falls within the first focusing range.
[0029]
On the other hand, when the information of the pixel pitch of the image sensor 4 received from the camera CPU 201 is equal to or less than the predetermined value, the stepping motor 11 is caused to perform normal step driving in the first drive control mode, and the stepping motor 11 is rotated at a high speed. Then, the focus lens 8 is driven at high speed until the defocus amount falls within the first focusing range. Thereafter, the stepping motor 11 is caused to perform micro-step driving in the second drive control mode to rotate the stepping motor 11 at a low speed (slow speed), and the focus lens 8 is rotated at a low speed until the defocus amount falls within the second focusing range. Drive with
[0030]
3 and 4 are flowcharts showing the AF operation according to the present embodiment. In FIGS. 3 and 4, the parts with the same circled numbers indicate that they are connected to each other. In the present embodiment, the operation flow of the camera CPU 201 and the operation flow of the lens CPU 301 are shown together for easy understanding, but they actually operate as separate programs.
[0031]
First, the camera CPU 201 determines whether or not the ON signal of SW1 is input from the release switch 204 (step <S> in the drawing> 4001), and if input, based on the output from the focus detection circuit 206. Then, the defocus amount (Def) is calculated (Step 4002), and it is determined whether or not the calculated defocus amount is within the first focusing range (Step 4003). If the defocus amount is outside the first focusing range, the process proceeds to step 4005, and if the defocus amount is outside the first focusing range, the process proceeds to step 4004.
[0032]
In step 4005, the first drive control mode is initialized by the lens CPU 301. At this time, the target drive amount of the focus lens 8 (the converted value of the number of drive steps of the stepping motor 11) is transmitted from the camera CPU 201 to the lens CPU 301. The lens CPU 301 performs the normal step drive control of the stepping motor 11 by the target drive amount (step 4006), and returns to step 4002. The normal step drive control of the stepping motor 11 in the first drive control mode is repeatedly performed until the defocus amount falls within the first focus range.
[0033]
When the defocus amount falls within the first focusing range (steps 4002 and 4003), the lens CPU 301 determines whether or not the pixel pitch of the image sensor 4 of the camera is larger than a predetermined value (step 4004). . Here, when the information of the image pitch larger than the predetermined value is received from the camera CPU 201, the process proceeds to step 5001; otherwise (when the information of the image pitch smaller than the predetermined value is received), the pixel pitch is set to the predetermined value. The AF operation is terminated assuming that the focusing accuracy corresponding to the imaging device 4 larger than the value has been obtained (step 4007).
[0034]
In step 5001, the camera CPU 201 calculates the defocus amount again based on the output of the focus detection circuit 206, and in step 5002, determines whether the calculated defocus amount is within the second focusing range. If it is outside the second focusing range, the process proceeds to step 5004. If it is within the second focusing range, high-precision focusing corresponding to the image sensor 4 having a pixel pitch smaller than the predetermined value is obtained. To step 5003, and the AF operation ends.
[0035]
In step 5004, the lens CPU 301 sets the second drive control mode. At this time, the target drive amount of the focus lens 8 (the converted value of the number of drive steps of the stepping motor 11) is transmitted from the camera CPU 201 to the lens CPU 301. The lens CPU 301 performs micro-step drive control of the stepping motor 11 in the second drive control mode by the target drive amount. The micro-step drive control of the stepping motor 11 in the second control mode is repeatedly performed until the defocus amount falls within the second focusing range.
[0036]
When the defocus amount falls within the second focus range (steps 5001 and 5002), the lens CPU 301 proceeds to step 5003 and ends the AF operation.
[0037]
(2nd Embodiment)
FIG. 5 shows an electrical configuration of a lens-interchangeable digital single-lens reflex camera system according to a second embodiment of the present invention. Note that the optical configuration of the camera system of the present embodiment is basically the same as that shown in FIG. 1, but in this embodiment, focus detection by the phase difference detection method described in the first embodiment is performed. In addition, before photographing, the light beam transmitted through the half mirror 3 is photoelectrically converted by the image pickup device 4, and a high-frequency component of the output signal is extracted to perform focus detection. That is, the imaging element 4 is used as a focus detection unit using a contrast detection method.
[0038]
In FIG. 5, reference numeral 400 denotes an electric circuit on the digital camera 1 side, and 500 denotes an electric circuit on the interchangeable lens 2 side.
[0039]
In the camera-side electric circuit 400, reference numeral 401 denotes a camera CPU constituted by a microcomputer, which controls operations of various circuits in the camera-side electric circuit 400, and communicates with the lens CPU 501 via the camera contact 402 and the lens contact 402. Communication. The camera contact 402 includes a signal transmission contact for communicating with the lens 2 and a power contact for supplying power to the lens 2.
[0040]
Reference numeral 403 denotes a power switch that can be operated from the outside, and is a switch for starting up the camera CPU 401 to enable power supply to actuators and sensors in the system and operation of the system.
[0041]
Reference numeral 404 denotes an externally operable two-stage stroke release switch. A signal from the release switch 404 is input to the camera CPU 401. The camera CPU 401 receives the ON signal from the first stroke switch (SW1) constituting the release switch 404, and activates the first focus detection circuit 406 including the photometry circuit 405 and the line sensor 7c of the focus detection unit 7. Let it work. Also, the second focus detection circuit 407 that performs focus detection by the contrast detection method including the image pickup device 4 as an input unit is operated.
[0042]
The camera CPU 401 determines an exposure amount (charge accumulation time) of the image sensor 4 based on an output from the photometry circuit 405. The defocus amount of the photographing optical system is calculated based on the output from the first focus detection circuit 406, and the focus lens 8 (that is, The target driving amount of the stepping motor 11) is calculated.
[0043]
Further, the camera CPU 401 outputs an exposure start command to the exposure circuit 408 when an ON signal is input from a second stroke switch (SW2) constituting the release switch 404. The exposure circuit 408 that has received the exposure start command drives the image sensor 4 and performs photoelectric conversion of the subject image formed on the image sensor 4. The image signal output from the image pickup device 4 is digitized and compressed by the image processing circuit 410, and is recorded by the image recording circuit 411 on a semiconductor memory such as a flash memory or a recording medium such as a magnetic disk or an optical disk.
[0044]
Next, in the lens-side electric circuit 500, the lens CPU 501 controls operations of various circuits in the lens-side electric circuit 500 and communicates with the camera CPU 401 via the lens contact 502.
[0045]
The lens contact 502 includes a signal transmission contact for communication with the camera and a power contact for receiving power from the camera. A focus drive circuit 503 drives the stepping motor 11 according to a control signal from the lens CPU 501. An aperture driving circuit 508 drives the aperture unit according to a control signal from the lens CPU 501.
[0046]
In the above configuration, the camera CPU 401 performs different AF processing according to the pixel pitch of the image sensor 4 owned by the camera CPU 401 according to a flowchart described later. In a camera in which the pixel pitch of the image sensor 4 is larger than a predetermined value, the camera CPU 401 determines the focus necessary for setting the defocus amount within the first focus range based on the output from the first focus detection circuit 406. The target drive amount of the lens 8 is calculated, and information (focus drive command) of the target drive amount is transmitted to the lens CPU 501. In addition, the camera CPU 401 transmits information on the pixel pitch of the image sensor 4 owned by the camera CPU 401 to the lens CPU 501.
[0047]
On the other hand, in a camera in which the pixel pitch of the image sensor 4 is equal to or less than a predetermined value, the camera CPU 401 needs to set the defocus amount within the first focusing range based on the output from the first focus detection circuit 406. A target drive amount of the focus lens 8 is calculated, and information (focus drive command) of the target movement amount is transmitted to the lens CPU 501. Further, after that, when the high frequency component is extracted from the output of the image pickup device 4 by the second focus detection circuit 407, the camera CPU 401 determines the position of the focus lens 8 at which the high frequency component is maximum (within the second focusing range). That is, a focus drive command for moving the focus lens 8 forward or backward in the optical axis direction by a predetermined amount is transmitted to the lens CPU 501 in order to detect the above. Further, the camera CPU 401 transmits information on the pixel pitch of the image sensor 4 that the camera CPU 401 has to the lens CPU 501.
[0048]
Here, the first focus range is set according to the permissible circle of confusion corresponding to the pixel pitch (pixel size) larger than the predetermined value, and the second focus range is smaller than the predetermined value. It is set in accordance with the permissible circle of confusion corresponding to the pixel pitch (pixel size). That is, the second focusing range is a range in which a more accurate focusing state can be obtained as compared with the first focusing range.
[0049]
In addition, the lens CPU 501 performs different focus lens drive control according to the pixel pitch of the image sensor 4 of the mounted camera according to a flowchart described later. Specifically, when the pixel pitch information received from the camera CPU 401 is larger than the predetermined value, the first drive control mode drives the stepping motor 11 in the normal step drive (basic step unit or 1/2 unit of the basic step). ), The stepping motor 11 is rotated at high speed, and the focus lens 8 is driven at high speed until the defocus amount falls within the first focus range.
[0050]
On the other hand, when the pixel pitch information received from the camera CPU 401 is equal to or less than the predetermined value, first, the stepping motor 11 is caused to perform normal step driving in the first drive control mode, and the stepping motor 11 is rotated at high speed. Is driven at high speed until the defocus amount falls within the first focusing range. Then, the stepping motor 11 is caused to perform microstep driving in the second drive control mode to rotate the stepping motor 11 at a low speed (slow speed), and the signal from the output of the image sensor 4 extracted by the second focus detection circuit 407 is used. Then, the focus lens 8 is driven at a low speed so that the maximum value of the high-frequency component becomes a peak.
[0051]
6 and 7 are flowcharts showing the AF operation according to the present embodiment. In FIGS. 6 and 7, the parts with the same circled numbers indicate that they are connected to each other. In the present embodiment, the operation flow of the camera CPU 401 and the operation flow of the lens CPU 501 are shown together for easy understanding. However, these actually operate as separate programs.
[0052]
First, the camera CPU 401 determines whether an ON signal of SW1 is input from the release switch 404 (step 6001). If the input has been made, the process proceeds to step 6002, and it is determined whether or not the pixel pitch of the image sensor 4 of the mounted camera is larger than a predetermined value (step 6002). When the pixel pitch is larger than the predetermined value, the process proceeds to step 6004, and when the pixel pitch is smaller than the predetermined value, the process proceeds to step 7001.
[0053]
In step 6004, the first drive control mode is initialized by the lens CPU 501.
[0054]
On the other hand, in step 6005, the camera CPU 401 calculates the defocus amount (Def) based on the output from the first focus detection circuit 406, and determines whether the calculated defocus amount is within the first focus range. (Step 6006). If the defocus amount is outside the first focusing range, the process proceeds to step 6007, and if the defocus amount is outside the first focusing range, the process proceeds to step 6008 to end the AF operation.
[0055]
In step 6007, the camera CPU 401 transmits the target drive amount of the focus lens 8 (converted value of the number of drive steps of the stepping motor 11) calculated based on the defocus amount to the lens CPU 501. The lens CPU 501 performs normal step drive control of the stepping motor 11 by the target drive amount, and returns to step 6002. The normal step drive control of the stepping motor 11 in the first drive control mode is repeatedly performed until the defocus amount falls within the first focus range.
[0056]
Thus, when the defocus amount falls within the first focusing range (steps 6005 and 6006), it is determined that the focusing accuracy corresponding to the imaging element 4 having the pixel pitch larger than the predetermined value has been obtained, and the process proceeds to step 6008. Then, the AF operation ends.
[0057]
On the other hand, if the processing has proceeded to step 7001, the lens CPU 501 sets the first drive control mode. In step 7002, the camera CPU 401 calculates the defocus amount (Def) based on the output from the first focus detection circuit 406, and determines whether the calculated defocus amount is within the first focus range. (Step 7003). If the defocus amount is outside the first focusing range, the process proceeds to step 7004, and if the defocus amount is within the first focusing range, the process proceeds to step 7005.
[0058]
In step 7004, the target drive amount of the focus lens 8 calculated based on the defocus amount is transmitted from the camera CPU 401 to the lens CPU 501. The in-lens CPU 501 performs normal step drive control of the stepping motor 11 in the first drive control mode to rotate the stepping motor 11 at high speed, and moves the focus lens 8 to a position sufficiently short of the calculated target drive amount. Drive at high speed, then decelerate and stop.
[0059]
Here, while the stepping motor 11 is driven at a high speed (constant speed), the camera CPU 401 calculates and calculates the defocus amount (Def) based on the output from the first focus detection circuit 406 as repeatedly as possible. It is determined whether the defocus amount is within the first focusing range (steps 7002 and 7003). When the defocus amount falls within the first focusing range in this manner, the process proceeds to step 7005.
[0060]
In step 7005, the in-lens CPU 501 sets the second drive control mode, and proceeds to step 7006. In step 7006, the camera CPU 401 performs initial settings, and proceeds to step 7007. In this initial setting, the value of β that stores the maximum value of the high-frequency component of the subject image extracted by the focus detection of the contrast method described later is set to zero.
[0061]
Next, the camera CPU 401 starts focus detection by the contrast detection method by the second focus detection circuit 407 (step 7007). The camera CPU 401 extracts the high-frequency component of the subject image formed on the image sensor 4 and obtains its maximum value (step 7008), compares the value with β (step 7009), The process advances to step 7012; otherwise, the process advances to step 7010.
[0062]
In step 7010, the camera CPU 401 updates β to the newly obtained maximum value. In step 7011, the camera CPU 401 transmits to the lens CPU 501 a focus drive command for driving the stepping motor 11 in the same direction as that in step 7004 described above in an amount corresponding to the depth of focus. . In response to the focus drive command, the lens CPU 501 drives the stepping motor 11 (focus lens 8) in the second drive control mode in the same direction as that driven in step 7004 by an amount corresponding to the depth of focus unit drive. (Micro step driving), and the process returns to step 7007.
[0063]
On the other hand, when the process proceeds from step 7009 to step 7012, the camera CPU 401 determines whether or not β has been updated at least once. If there is no update, it is regarded as abnormal and the process returns to step 7002. If β has been updated one or more times, it is determined that the maximum value of the high-frequency component of the subject image has exceeded the peak, and the flow advances to step 7013.
[0064]
In step 7013, the camera CPU 401 transmits to the lens CPU 501 a focus drive command for driving the stepping motor 11 in a direction opposite to the previous driving direction by an amount corresponding to the depth of focus. In response to the focus drive command, the lens CPU 501 drives the stepping motor 11 in the second drive control mode in a direction opposite to the previous drive direction by an amount corresponding to the depth of focus (unit: microstep drive). Proceed to step 7014.
[0065]
In step 7014, the AF operation ends. As a result, high-precision focusing corresponding to the image sensor 4 having the pixel pitch equal to or less than the predetermined value is obtained.
[0066]
In each of the above embodiments, the case where the stepping motor is used as the actuator (focus driving means) for driving the focus lens 8 has been described. However, the present invention is not limited to this. You may.
[0067]
However, when a DC motor is used, for example, long and short slits are alternately formed on a pulse plate for detecting the rotation amount of the motor, and in the first drive control mode, only long slits are detected by a photo interrupter, and a large drive unit is used. On the other hand, in the second drive control mode, a configuration may be used in which long and short slits are detected by a photo interrupter and the motor is controlled in small drive units.
[0068]
In the case of using a vibration type motor, the frequency of the multi-phase pulse signal input to the electro-mechanical energy conversion element is controlled in a large drive unit by lowering in the first drive control mode, while controlling the second drive signal. In the drive control mode, it is preferable to use a configuration in which control is performed in small drive units with a high drive control mode.
[0069]
In each of the above embodiments, the digital camera system with interchangeable lenses has been described. However, the present invention can also be applied to a camera with an integrated lens.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a lens device and a camera system capable of ensuring focusing accuracy in accordance with the pixel pitch of an image sensor on the camera side and performing high-speed autofocus control. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an optical configuration of a digital camera system according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the digital camera system according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing an AF operation of the digital camera system according to the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing an AF operation of the digital camera system according to the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of a digital camera system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an AF operation of the digital camera system according to the second embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing an AF operation of the digital camera system according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Digital camera
2 interchangeable lenses
3 Half mirror
4 Image sensor
5 Penta prism
6 Eyepieces
7 Focus detector
8 Focus lens
9 Focus holding frame
10 Holding lens barrel
11 Stepper motor

Claims (3)

互いに画素ピッチが異なる撮像素子を備えた複数のカメラに対して着脱が可能で、前記カメラとの通信が可能なレンズ装置であって、
フォーカスレンズを含む撮影光学系と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
このレンズ装置が装着されたカメラから、前記撮影光学系の合焦を得るためのフォーカス駆動指令を受信することに応じて前記フォーカス駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記装着されたカメラに備えられた撮像素子の画素ピッチに関する情報を前記カメラから受信し、該画素ピッチが所定値より大きいときは前記フォーカス駆動手段を所定駆動単位で制御し、該画素ピッチが前記所定値より小さいときは前記フォーカス駆動手段を前記所定駆動単位で制御した後、この所定駆動単位よりも小さな駆動単位で制御することを特徴とするレンズ装置。A lens device that can be attached to and detached from a plurality of cameras including image pickup devices having different pixel pitches from each other, and can communicate with the cameras,
A shooting optical system including a focus lens,
Focus driving means for driving the focus lens;
Control means for controlling the focus drive means in response to receiving a focus drive command for obtaining focus of the imaging optical system from a camera equipped with the lens device,
The control unit receives information about the pixel pitch of the image sensor provided in the mounted camera from the camera, and when the pixel pitch is larger than a predetermined value, controls the focus driving unit in a predetermined drive unit. When the pixel pitch is smaller than the predetermined value, the focus driving means is controlled in the predetermined driving unit, and then controlled in a driving unit smaller than the predetermined driving unit. 前記フォーカス駆動手段がステッピングモータであり、
前記制御手段は、前記画素ピッチが前記所定値より大きいときは前記ステッピングモータの通常ステップ駆動制御を行い、前記画素ピッチが前記所定値より小さいときは前記フォーカス駆動手段の通常ステップ駆動制御を行った後、マイクロステップ駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。The focus driving means is a stepping motor,
The control means performs normal step drive control of the stepping motor when the pixel pitch is larger than the predetermined value, and performs normal step drive control of the focus drive means when the pixel pitch is smaller than the predetermined value. The lens device according to claim 1, wherein micro-step driving control is performed after that. 請求項１又は２に記載のレンズ装置と、
撮像素子を備えるとともに、前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、前記焦点検出手段の検出結果に基づいて前記レンズ装置にフォーカス駆動指令を送信するカメラとを有することを特徴とするカメラシステム。A lens device according to claim 1 or 2,
A camera that includes an imaging element, includes a focus detection unit that detects a focus adjustment state of the imaging optical system, and transmits a focus drive command to the lens device based on a detection result of the focus detection unit. And camera system.

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